高通量篩選技術(shù)是解開(kāi)生物學(xué)奧秘的關(guān)鍵。然而，液滴微流體在實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞分辨率、超高通量篩查方面的前景在很大程度上仍未實(shí)現(xiàn)。由多分散液滴尺寸引起的液滴分選誤差在多步驟分析中通常是不可避免的，這嚴(yán)重限制了該技術(shù)的有效性和實(shí)用性，特別是在篩選大型文庫(kù)時(shí)。即使是相對(duì)較低的1%的排序錯(cuò)誤，也會(huì)在1000000個(gè)液滴屏幕中導(dǎo)致10000個(gè)錯(cuò)誤呼叫，給下游驗(yàn)證帶來(lái)不合理的巨大負(fù)擔(dān)。在這里，我們介紹NOVAsort（下一代基于光電體積的精確液滴分選儀），這是一種能夠根據(jù)尺寸和熒光強(qiáng)度辨別液滴的設(shè)備。假陽(yáng)性和假陰性分別減少了1000倍和10000倍。NOVAsort解決了傳統(tǒng)液滴分選方法的挑戰(zhàn)，并為液滴微流體分析的準(zhǔn)確性和吞吐量設(shè)定了標(biāo)準(zhǔn)。
近年來(lái)，基于液滴微流體的篩選系統(tǒng)已被證明可用于許多不同的生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，包括發(fā)現(xiàn)稀有細(xì)胞表型對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行功能詢問(wèn)、發(fā)現(xiàn)微生物病因或探索微生物群落相互作用的結(jié)果?；谝旱挝⒘黧w的方法的一個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是，可以在單細(xì)胞和/或單分子分辨率下快速篩選大型復(fù)雜的庫(kù)。在過(guò)去的十年中，幾乎所有液滴操作步驟都取得了重大的技術(shù)進(jìn)步，包括液滴傳輸、液滴粉碎、液滴分揀和其他液滴操縱步驟。在所有這些步驟中，液滴分選通常被認(rèn)為是篩查活動(dòng)中最關(guān)鍵的組成部分，因?yàn)樽詈笠徊降腻e(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致假陽(yáng)性和/或假陰性結(jié)果。
液滴分選可以使用氣動(dòng)、磁、熱、聲和電方法進(jìn)行。最廣泛采用的液滴分選策略是基于介電電泳（DEP）的分選，其中液滴使用微流體通道內(nèi)產(chǎn)生的非均勻電場(chǎng)產(chǎn)生的力偏轉(zhuǎn)。基于DEP的液滴分選器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且易于制造，其中使用放置在通道底部的表面微機(jī)械電極或形成三維（3D）電極的液態(tài)金屬或鹽水填充的微通道。在后者中，電極設(shè)計(jì)可以很容易地改變，以增加DEP力作用的時(shí)間，從而與基于表面電極的DEP液滴分選器相比，在相同的液滴流速和電壓條件下實(shí)現(xiàn)更大的位移。最近在這一領(lǐng)域取得了一些進(jìn)展，例如將假陽(yáng)性（FP）液滴偏置到廢物通道以提高分揀精度，并防止液滴在分揀機(jī)出口接頭處被帶間隙的分流器分裂。盡管取得了這些進(jìn)步，但進(jìn)一步提高液滴分選機(jī)的吞吐量變得具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)橛捎诩羟袘?yīng)力的增加，以及當(dāng)DEP力施加到液滴時(shí)動(dòng)量的突然變化，較大的液滴在高流速下更容易破碎成較小的液滴。同時(shí)，在許多基于細(xì)胞的檢測(cè)中，通常需要相對(duì)較大的液滴來(lái)支持細(xì)胞的培養(yǎng)。為了克服這一點(diǎn)，引入了一種順序可尋址的DEP陣列（SADA）芯片，以實(shí)現(xiàn)大液滴的高通量分選，而不會(huì)基于目標(biāo)液滴的多次溫和拉動(dòng)而撕裂液滴。然而，這種方法對(duì)多分散液滴的耐受性是有限的，這在許多液滴微流體分析中是不可避免的，因?yàn)橐旱蔚牧魉倥c尺寸有關(guān)。
盡管優(yōu)于大多數(shù)其他類型的分揀機(jī)，但基于DEP的液滴分揀方法仍然存在幾個(gè)缺點(diǎn)。首先，由于存在多分散液滴，會(huì)出現(xiàn)分選誤差。在大多數(shù)液滴操作中，包括液滴分選，需要高度單分散的液滴具有高精度，因?yàn)檫@些功能中的每一個(gè)都是針對(duì)特定尺寸范圍的液滴進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化的。因此，大多數(shù)液滴分選機(jī)的性能與輸入液滴的尺寸均勻性有關(guān)。然而，即使在最先進(jìn)和特征最明顯的液滴操作步驟中，偶爾的無(wú)意液滴合并（導(dǎo)致較大的液滴）和/或液滴分裂（導(dǎo)致較小的液滴”）也是不可避免的。在液滴內(nèi)細(xì)胞和分子生物學(xué)測(cè)定步驟通常需要的長(zhǎng)期和/或高溫液滴孵育步驟中尤其如此。無(wú)意中的液滴合并會(huì)導(dǎo)致較大的液滴，其中可能包含多個(gè)細(xì)胞或額外量的試劑，無(wú)意中液滴粉碎會(huì)導(dǎo)致較小的液滴。這兩種情況都會(huì)導(dǎo)致液滴分類和分選的假陽(yáng)性或假陰性。由于所有傳統(tǒng)的液滴分選機(jī)僅基于單個(gè)液滴參數(shù)，如熒光、比色或阻抗信號(hào)，在沒(méi)有液滴尺寸信息的情況下，尺寸不正確的液滴很容易被分選為假陽(yáng)性（FP）或假陰性（FN）。
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審核編輯 黃宇